Historia radiografii
Promienie rentgenowskie zostały odkryte w 1895 roku przez Wilhelma Conrada Roentgen (1845-1923), który był profesorem na Uniwersytecie w Würzburgu w Niemczech. Pracując z lampą katodową w swoim laboratorium, Roentgen zauważył fluorescencyjną poświatę kryształów na stole w pobliżu jego lampy. Rura, z którą pracował Roentgen, składała się ze szklanej bańki (żarówki) z zamkniętymi w niej elektrodami dodatnimi i ujemnymi. Powietrze w rurze zostało usunięte, a po przyłożeniu wysokiego napięcia lampa wytwarzała fluorescencyjną poświatę. Rentgen osłonił rurkę grubym czarnym papierem i odkrył zielone światło fluorescencyjne generowane przez materiał znajdujący się kilka stóp od rury.
Doszedł do wniosku, że nowy typ promienia jest emitowany z lampy. Ten promień był w stanie przejść przez gruby papier pokrywający i wzbudzić fosforyzujące materiały w pomieszczeniu. Odkrył, że nowy promień może przejść przez większość substancji, rzucając cienie na ciała stałe. Roentgen odkrył również, że promień może przechodzić przez tkanki ludzkie, ale nie przez kości i metalowe przedmioty. Jednym z pierwszych eksperymentów Roentgena pod koniec 1895 roku był film przedstawiający rękę jego żony Berthy. Interesujące jest, że pierwsze użycie promieni rentgenowskich miało zastosowanie przemysłowe (nie medyczne), ponieważ Roentgen wykonał zdjęcie rentgenowskie zestaw odważników w pudełku, aby pokazać kolegom.
Odkrycie Roentgena było naukową bombą i zostało przyjęte z niezwykłym zainteresowaniem zarówno przez naukowców, jak i laików . Naukowcy na całym świecie mogli powtórzyć jego eksperyment, ponieważ lampa katodowa była w tym okresie bardzo dobrze znana. Wielu naukowców porzuciło inne kierunki badań, aby podążać za tajemniczymi promieniami. Gazety i magazyny tamtego dnia dostarczały opinii publicznej wielu historii, niektórych prawdziwych, innych fantazyjnych, o właściwościach nowo odkrytych promieni.
Ten niewidzialny promień, zdolny do przechodzenia przez materię stałą i w połączeniu z kliszą fotograficzną, uchwycił publiczną wyobraźnię, tworząc obraz kości i wewnętrznych części ciała. Fantazja naukowa została uchwycona przez demonstrację długości fali krótszej od światła. Stworzyło to nowe możliwości w fizyce i badaniu struktury materii. Wiele entuzjazmu wzbudziło potencjalne zastosowanie promieni jako pomocy w medycynie i chirurgii. W ciągu miesiąca od ogłoszenia odkrycia wykonano kilka radiogramów medycznych w Europie i Stanach Zjednoczonych, które były wykorzystywane przez chirurgów do kierowania ich pracą. W czerwcu 1896 r., Zaledwie 6 miesięcy po tym, jak Roentgen ogłosił swoje odkrycie, lekarze na polu bitwy używali promieni rentgenowskich do lokalizowania kul rannych żołnierzy.
Przed rokiem 1912 promieni rentgenowskich używano w niewielkim stopniu poza dziedziną medycyny i stomatologii, chociaż wykonano niektóre zdjęcia rentgenowskie metali. Powodem, dla którego promienie rentgenowskie nie były używane w zastosowaniach przemysłowych przed tą datą, było to, że lampy rentgenowskie (źródło promieni rentgenowskich) załamały się pod napięciami wymaganymi do wytworzenia promieni o zadowalającej mocy penetrującej do celów przemysłowych. Zmieniło się to jednak w 1913 roku, kiedy dostępne stały się wysokopróżniowe lampy rentgenowskie zaprojektowane przez Coolidge’a. Lampy wysokopróżniowe były intensywnym i niezawodnym źródłem promieniowania rentgenowskiego, pracującym przy energiach do 100 000 woltów.
W 1922 r. Radiografia przemysłowa zrobiła kolejny krok naprzód wraz z pojawieniem się lampy rentgenowskiej o napięciu 200 000 woltów. co pozwoliło na wykonanie radiogramów grubych stalowych części w rozsądnym czasie. W 1931 roku General Electric Company opracowała generatory promieniowania rentgenowskiego o napięciu 1000000 woltów, stanowiące skuteczne narzędzie do radiografii przemysłowej. W tym samym roku Amerykańskie Stowarzyszenie Inżynierów Mechaników (ASME) zezwoliło na zatwierdzenie rentgenowskie spawanych zbiorników ciśnieniowych, co dodatkowo otworzyło drzwi do przemysłowej akceptacji i zastosowania.
Drugie źródło promieniowania
Wkrótce po odkryciu promieni rentgenowskich odkryto inną formę promieni penetrujących. W 1896 roku francuski naukowiec Henri Becquerel odkrył naturalną radioaktywność. Wielu naukowców z tego okresu pracowało z promieniami katodowymi, a inni naukowcy gromadzili dowody na teorię, że atom można podzielić. Niektóre z nowych badań wykazały, że pewne typy atomów rozpadają się same. To Henri Becquerel odkrył to zjawisko, badając właściwości fluorescencyjnych minerałów. Becquerel badał zasady fluorescencji, w której pewne minerały świecą (fluorescencyjnie) pod wpływem światła słonecznego. Użył płyt fotograficznych, aby zarejestrować tę fluorescencję.
Jednym z minerałów, z którym pracował Becquerel, był związek uranu. W dniu, kiedy było zbyt pochmurno, aby wystawić próbki na bezpośrednie działanie promieni słonecznych, Becquerel przechowywał część związku w szufladzie wraz z płytami fotograficznymi.Później, kiedy opracował te płyty, odkrył, że były zamglone (były wystawione na działanie światła). Becquerel zastanawiał się, co mogło spowodować to zamglenie. Wiedział, że przed użyciem mocno owinął talerze, więc zamglenie nie było spowodowane rozproszonym światłem. Ponadto zauważył, że zamglone były tylko talerze, które były w szufladzie ze związkiem uranu. Becquerel doszedł do wniosku, że związek uranu wydziela rodzaj promieniowania, które może penetrować ciężki papier i naświetlać kliszę fotograficzną. Becquerel kontynuował badania próbek związków uranu i ustalił, że źródłem promieniowania był pierwiastek uran. Odkrycie Bacquerela było, w przeciwieństwie do promieni X, praktycznie niezauważone zarówno przez laików, jak i naukowców. Relatywnie niewielu naukowców było zainteresowanych odkryciami Becquerela. Dopiero odkrycie radu przez Curie dwa lata później, zainteresowanie radioaktywnością stało się powszechne.
Podczas pracy we Francji w czasie odkrycia Becquerela, jego pracą bardzo zainteresowała się polska naukowiec Marie Curie. Podejrzewała, że ruda uranu znana jako blenda smołowa zawiera inne pierwiastki radioaktywne. Marie i jej mąż, Poszukiwania innych pierwiastków zaczął poszukiwać francuski naukowiec Pierre Curie W 1898 r. Curie odkryli kolejny pierwiastek radioaktywny w blendzie smolistej i nazwali go „polonem” na cześć ojczyzny Marii Curie. Później tego samego roku Curie odkryli kolejny pierwiastek radioaktywny, który nazwali radem lub pierwiastkiem świecącym. Zarówno polon, jak i rad były bardziej radioaktywne niż uran. Od czasu tych odkryć odkryto lub wyprodukowano wiele innych pierwiastków radioaktywnych.
Rad stał się pierwszym przemysłowym źródłem promieniowania gamma. Materiał ten pozwalał na radiografowanie odlewów o grubości do 10 do 12 cali. Podczas II wojny światowej radiografia przemysłowa ogromnie się rozwinęła w ramach programu budowy statków Marynarki Wojennej. W 1946 roku dostępne stały się sztuczne źródła promieniowania gamma, takie jak kobalt i iryd. Te nowe źródła były znacznie silniejsze od radu i znacznie tańsze. Sztuczne źródła szybko zastąpiły rad, a użycie promieni gamma szybko wzrosło w radiografii przemysłowej.
Zagadnienia zdrowotne
Nauka o ochronie przed promieniowaniem lub „fizyka zdrowia”, ponieważ jest bardziej właściwa nazwany, wyrósł z równoległych odkryć promieni rentgenowskich i radioaktywności w ostatnich latach XIX wieku. Eksperymenty, lekarze, laicy i fizycy, podobnie jak fizycy, ustawiali aparaty generujące promieniowanie rentgenowskie i kontynuowali swoje prace bez obawy o Potencjalne niebezpieczeństwa. Taki brak zainteresowania jest całkiem zrozumiały, ponieważ w poprzednich doświadczeniach nie było nic, co sugerowałoby, że promieniowanie rentgenowskie może być w jakikolwiek sposób niebezpieczne. lekkie, ale niewidoczne, niewyczuwalne lub w inny sposób niewykrywalne przez zmysły byłoby szkodliwe dla osoby? Bardziej prawdopodobne, a przynajmniej tak się niektórym wydawało, byłoby korzystne dla organizmu promieniowanie rentgenowskie.
Nieuchronnie, powszechne i nieograniczone stosowanie promieni rentgenowskich doprowadziło do poważnych obrażeń. Często urazów nie przypisywano ekspozycji na promieniowanie rentgenowskie, częściowo z powodu powolnego początku objawów i dlatego, że po prostu nie było powodu, aby podejrzewać promieniowanie rentgenowskie jako przyczynę. Niektórzy wczesni eksperymentatorzy powiązali razem ekspozycję na promieniowanie rentgenowskie i oparzenia skóry. Pierwsze ostrzeżenie przed możliwymi niekorzystnymi skutkami promieniowania rentgenowskiego pochodziło od Thomasa Edisona, Williama J. Mortona i Nikoli Tesli, z których każdy zgłosił podrażnienia oczu w wyniku eksperymentów z promieniami rentgenowskimi i substancjami fluorescencyjnymi.
Dziś można powiedzieć, że promieniowanie należy do najlepiej zbadanych przyczyn chorób. Chociaż wciąż wiele pozostaje do nauczenia, więcej wiadomo o mechanizmach uszkodzeń radiacyjnych w układzie molekularnym, komórkowym i narządowym niż w przypadku większości innych czynników stresogennych. W istocie to właśnie ta ogromna kumulacja ilościowych danych dotyczących odpowiedzi na dawkę umożliwia fizykom zajmującym się zdrowiem określenie poziomów promieniowania, tak aby medyczne, naukowe i przemysłowe zastosowania promieniowania mogły być kontynuowane na poziomach ryzyka nie większych, a często niższych niż poziomy. ryzyka związanego z jakąkolwiek inną technologią.
Promienie rentgenowskie i gamma to promieniowanie elektromagnetyczne o dokładnie takiej samej naturze jak światło, ale o znacznie krótszej długości fali. Długość fali światła widzialnego jest rzędu 6000 angstremów, podczas gdy długość fali promieni rentgenowskich mieści się w zakresie jednego angstremów, a promieni gamma 0,0001 angstremów. Ta bardzo krótka długość fali nadaje promieniom rentgenowskim i promieniom gamma moc przenikania materiałów, których światło nie jest w stanie. Te fale elektromagnetyczne mają wysoki poziom energii i mogą zrywać wiązania chemiczne w materiałach, przez które przenikają. Jeśli napromieniowana materia jest żywą tkanką, zerwanie wiązań chemicznych może skutkować zmianą struktury lub zmianą funkcji komórek. Wczesne narażenie na promieniowanie skutkowało utratą kończyn, a nawet życia.Badacze i kobiety zebrali i udokumentowali informacje na temat interakcji promieniowania i ludzkiego ciała. Te wczesne informacje pomogły nauce zrozumieć, w jaki sposób promieniowanie elektromagnetyczne oddziałuje z żywą tkanką. Niestety, wiele z tych informacji zostało zebranych dużym kosztem osobistym.